基于面向服務架構(gòu)的工作流管理系統(tǒng)設計及應用研究

曹波

【摘? 要】為提升工作流管理系統(tǒng)開發(fā)水平，論文選取面向服務架構(gòu)SOA作為研究工具，提出基于SOA的工作流管理系統(tǒng)設計及應用研究。通過分析傳統(tǒng)工作流管理系統(tǒng)存在的問題，明確系統(tǒng)改進需求，按照SOA架構(gòu)工作原理，設計系統(tǒng)模型。在某五金塑膠加工制造數(shù)字化項目管理系統(tǒng)開發(fā)應用中，根據(jù)產(chǎn)品制造管理需求，設計項目管理業(yè)務流程，按照系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，開發(fā)系統(tǒng)多個模塊，形成了完整的項目工作流管理系統(tǒng)。

【Abstract】In order to improve the development level of workflow management system， this paper selects service-oriented architecture SOA as the research tool， and proposes the design and application research of SOA-based workflow management system. By analyzing the existing problems of traditional workflow management systems， clarifying the system improvement requirements， and designing the system model in accordance with the working principle of the SOA architecture. In the development and application of a metal and plastic processing and manufacturing digital project management system， according to the requirements of product manufacturing management， the project management business process was designed， and the system logic architecture was used to develop multiple modules of the system to form a complete project workflow management system.

【關鍵詞】工作流;面向服務架構(gòu);管理系統(tǒng);SOA架構(gòu)

【Keywords】workflow; service-oriented architecture; management system; SOA architecture

【中圖分類號】TP311.5;TP311.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）06-0168-04

1 引言

信息時代的到來，為企業(yè)業(yè)務管理提供了便利條件，在一定程度上提高了企業(yè)業(yè)務流程管理（BPM，business process management）水平[1]。面對業(yè)務流程的不斷變化，加大了對業(yè)務流程管理的需求，急需采取一定處理措施，使得企業(yè)后端與BPM得以融合，彌補BPM固化處理業(yè)務的不足，通過建立服務架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務邏輯與信息的共享[2]。面向服務架構(gòu)（SOA，service-oriented architecture）剛好滿足需求，所以本文選取此架構(gòu)作為工作流管理系統(tǒng)改進研究工具，提出新的工作流管理系統(tǒng)設計方案，探究具體應用方法[3]。

2 傳統(tǒng)工作流管理系統(tǒng)的局限性及改進需求

2.1 傳統(tǒng)工作流管理系統(tǒng)應用局限性

為使企業(yè)業(yè)務管理更加規(guī)范，建立流程化管理體系，提升企業(yè)管理效率，避免信息孤立，我國業(yè)務管理學者提出了工作流模型。傳統(tǒng)模型將各個部門工作涉及的信息集中到一起，為用戶使用或者查閱提供便利條件[4]。隨著業(yè)務量和合作要求的增加，這種模型在應用中暴露出局限性問題。

第一，互操作性能薄弱。傳統(tǒng)模型應用中，支持工作流執(zhí)行期間的部分服務管理，管理覆蓋面不全面，導致缺少控制數(shù)據(jù)，無法共享所有業(yè)務數(shù)據(jù)信息[5]。第二，不支持異構(gòu)環(huán)境的工作流分布。傳統(tǒng)模型在局域網(wǎng)中應用較多，不支持Internet網(wǎng)絡，這與企業(yè)辦公業(yè)務流管理發(fā)展方向不符。第三，缺少動態(tài)建模功能。傳統(tǒng)模型采用靜態(tài)定義方法，對所需資源和執(zhí)行期間的信息進行設定，并將模型的執(zhí)行和定義拆分開來，對執(zhí)行方案采取實例化處理，而后按照定義開始實施工作流管理[6]。如果在執(zhí)行期間，某處資源發(fā)生了改變，此模式無法及時調(diào)整工作流。

2.2 工作流管理系統(tǒng)改進需求

當前企業(yè)對于工作流管理的需求，應該是可以支持不同環(huán)境下的運行，可以根據(jù)服務內(nèi)容的變更，及時調(diào)整工作流管理方案[7]。在科學技術快速發(fā)展的時代背景下，選取一種應用程序體系結(jié)構(gòu)的管理工具顯得尤為重要，利用此項工具調(diào)整工作流管理體系，建立獨立服務模塊。如果某一項業(yè)務流程需要調(diào)整，不會影響到其他流程的正常作業(yè)[8]。為滿足這些需求，本文提出了SOA技術應用研究，利用此項技術，調(diào)整工作流管理體系結(jié)構(gòu)，提高管理系統(tǒng)的安全性能和服務質(zhì)量。

3 SOA面向服務架構(gòu)

3.1 SOA概述

SOA指的是一種支持獨立服務的程序體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)布設了多個接口，各個接口均具有可調(diào)用特性，與平臺的硬件平臺連接，實現(xiàn)業(yè)務流程管理信息交流[9]。該體系結(jié)構(gòu)在管理系統(tǒng)開發(fā)中的應用，根據(jù)業(yè)務服務需求，為各項業(yè)務編號，從而實現(xiàn)業(yè)務流程有序化管理。另外，SOA架構(gòu)內(nèi)部設置了松耦合模塊，支持不同環(huán)境的業(yè)務流程運行。當業(yè)務指標發(fā)生變化、企業(yè)合作伙伴關系發(fā)生變動等情況發(fā)生，該架構(gòu)都可以根據(jù)業(yè)務變化情況，在短時間內(nèi)更新管理體系，以滿足任務執(zhí)行修改需求[10]。

3.2 SOA協(xié)議棧

SOA架構(gòu)是以按需業(yè)務流程的管理為管控對象，根據(jù)業(yè)務管理需求，調(diào)整任務執(zhí)行流程，從而實現(xiàn)預期工作流管理目標。Web服務作為SOA技術的應用基礎，在應用此項技術開展工作流管理工作時，應該以Web服務技術體系設定SOA標準和協(xié)議。按照此項要求，SOA協(xié)議棧如下：

按照功能不同，可以將SOA協(xié)議規(guī)范劃分為5個模塊，分別是UDDI、BPEL、SOAP、WSDL、HTTP、FTP、SMTP 7種協(xié)議規(guī)范。其中，HTTP、FTP、SMTP 3種協(xié)議規(guī)范實現(xiàn)的功能相同，即對消息傳輸協(xié)議進行限定;UDDI規(guī)范是對服務的發(fā)布進行管理，同時挖掘業(yè)務推行中存在的問題及特點;BPEL規(guī)范是對業(yè)務服務方式進行管理，要求將多項服務聚集到一體，按照服務先后順序不同，制定為業(yè)務推行流程;SOAP規(guī)范建立在XML基礎上，對不同業(yè)務服務消息進行管理;WSDL協(xié)議是對服務的詳細描述，通過設定服務標準，對工作流內(nèi)容和管理方式進行進一步限定[11]。以上所有協(xié)議規(guī)范都是為工作流的管理、服務質(zhì)量和安全奠定基礎。

3.3 SOA與工作流系統(tǒng)的結(jié)合

為充分發(fā)揮SOA在工作流管理中的作用，本研究對SOA中的獨立服務進行排序，按照先后順序進行調(diào)整，同時分析各個服務任務之間的關聯(lián)關系，將SOA架構(gòu)貫穿于工作流體系中，形成完整的工作流管理架構(gòu)。這種結(jié)合模式開發(fā)優(yōu)點如下：①采用結(jié)合開發(fā)模式，在異構(gòu)環(huán)境下部署業(yè)務流程，以此擴大管理系統(tǒng)應用范圍。此系統(tǒng)開發(fā)方法是以Web作為系統(tǒng)開發(fā)工具，對工作流采取封裝處理，從而打破工作流在局域網(wǎng)中管理應用的束縛。②加強流程管理操作性。以Web服務作為封裝結(jié)果，對工作引擎采取處理，建立復雜協(xié)作關系，打造工作請求——工作響應管理機制，實現(xiàn)多廠商之間的協(xié)調(diào)管理[12]。③支持工作重組。通過對應用程序采取封裝處理，得到多個獨立的服務。根據(jù)工作流執(zhí)行需求，按照業(yè)務邏輯關系，重新組合服務業(yè)務，使得系統(tǒng)可以適應不同業(yè)務需求的工作流管理。

4 基于SOA架構(gòu)的工作流管理系統(tǒng)設計

4.1 基于SOA架構(gòu)的工作流管理系統(tǒng)模型

SOA架構(gòu)在管理系統(tǒng)開發(fā)中的應用，支持多項管理功能開發(fā)，彌補了傳統(tǒng)工作流管理局限性不足的問題。本研究在原有的工作流管理架構(gòu)基礎上進行了改進，按照SOA架構(gòu)體系，調(diào)整過程定義工具，添加工作流數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建不同流程管理功能模塊，借助UDDI模塊，實現(xiàn)服務查找與執(zhí)行、服務信息發(fā)布，通過Web服務接口，實現(xiàn)工作流服務模塊與提供服務業(yè)務模塊之間的通訊連接。圖1為基于SOA架構(gòu)的工作流管理系統(tǒng)模型。

圖1中的系統(tǒng)模型以面向服務為工作流管理特性，通過建立Web通信接口，實現(xiàn)多個工作流引擎交互，經(jīng)過封裝處理，向用戶提供高質(zhì)量服務。該模型執(zhí)行服務模塊可以是一個工作流引擎，也可以是多個工作流引擎。系統(tǒng)運行期間，根據(jù)服務業(yè)務工作流執(zhí)行需求，調(diào)用應用程序，向其他工作流引擎發(fā)送本流程，從而建立各個業(yè)務流程之間的互操作關系，完成操作銜接。

考慮到業(yè)務流程環(huán)境為異構(gòu)環(huán)境，為滿足此環(huán)境下的互操作需求，需要建立一套支持信息共享的控制數(shù)據(jù)管理模塊。該管理模塊選取業(yè)務流程執(zhí)行語言（BPEL，business process execution language）作為建模工具，依據(jù)Web服務需求，編寫相應流程的執(zhí)行程序，從而完成多項類型服務活動。本系統(tǒng)模型支持復雜工作流執(zhí)行服務，采用上述方法建立多個流程以后，再將這些流程連接到一起，形成復雜的工作流執(zhí)行體系。

4.2 基于SOA架構(gòu)的業(yè)務流程集成

4.2.1 面向服務的系統(tǒng)封裝機制

本系統(tǒng)由3個封裝機制組成，這些機制均具有抽象特性：①操作。該機制可以運用面向?qū)ο蟪绦騺砝斫?，利用程序方法進行描述。一般情況下，執(zhí)行操作會導致數(shù)據(jù)改變，可以是一個數(shù)據(jù)，也可以是多個數(shù)據(jù)，采取修改、寫、讀等手段破壞數(shù)據(jù)的持久性。系統(tǒng)中，用組件或者應用程序來定義操作。②服務。該機制可以看作邏輯分組手段，根據(jù)操作需求，將具有一定關聯(lián)關系的操作封裝起來，組成操作集合。其中，各項操作具有獨立特性，在為用戶提供某項服務期間，無需等待當前操作結(jié)束后再開始，而是同時推進，按照業(yè)務邏輯關系，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用操作，重新組合即可。③流程。該機制指的是將流程發(fā)布轉(zhuǎn)換為借助Web平臺服務業(yè)務的發(fā)布，通過建立訪問通道，為用戶訪問業(yè)務提供了便利條件，加強了相互合作。不僅如此，此項機制的應用不局限于企業(yè)內(nèi)部的業(yè)務流程的管理，能夠根據(jù)合作需求，跨公司建立訪問通道，將當前工作流設置為子工作流，采用嵌入處理方法，調(diào)整工作流結(jié)構(gòu)。

4.2.2 系統(tǒng)服務調(diào)用機制

系統(tǒng)服務支持異步調(diào)用和同步調(diào)用2種方式，根據(jù)工作流任務執(zhí)行時間需求，合理選取服務調(diào)用模式。如果執(zhí)行時間比較急，則選取異步調(diào)用模式。服務調(diào)用主要操作步驟為：描述服務內(nèi)容→發(fā)送服務請求→綁定服務操作→執(zhí)行服務。一般情況下，將Web服務的實現(xiàn)與發(fā)布劃分為2種類型。其中一種類型為UDDI注冊，另外一種類型為靜態(tài)發(fā)現(xiàn)。用戶在申請Web服務期間，根據(jù)操作便捷需求，從2種途徑中選取1種。第一種途徑為以此項服務的描述語言文件作為開發(fā)工具，搜尋相關服務信息，另外一種途徑為采取UDDI注冊方式獲取詳細信息。利用得到的信息訪問Web服務接口，按照訪問協(xié)議，將編寫好的服務請求發(fā)送接口服務器，通過審核后調(diào)用數(shù)據(jù)庫，向用戶提供相應服務，開啟工作流管理模式。

5 SOA架構(gòu)在科技項目管理系統(tǒng)開發(fā)中的應用

本文以某五金塑膠加工制造數(shù)字化項目為例，對SOA架構(gòu)在項目管理系統(tǒng)中的開發(fā)應用展開研究，依據(jù)項目加工制造管理需求，設計項目管理業(yè)務流程、項目審批過程、系統(tǒng)邏輯架構(gòu)。另外，按照系統(tǒng)功能不同，分別對各個功能模塊進行設計分析。

5.1 科技項目管理系統(tǒng)簡介

某五金塑膠加工制造數(shù)字化項目管理系統(tǒng)，是根據(jù)產(chǎn)品數(shù)字化制造需求，對產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)加以管理，嚴格按照合同規(guī)定實施項目，要求工作流程與產(chǎn)品加工流程保持一致。利用數(shù)字化管理技術，簡化產(chǎn)品制造流程，以此提高制造效率。為提高產(chǎn)品制造管理水平，本系統(tǒng)著重強調(diào)了工作流執(zhí)行審核環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)加強對項目管理方案的審核，從而提高方案可行性。基于上述開發(fā)需求，本研究選取SOA架構(gòu)作為系統(tǒng)開發(fā)工具，建立工作流引擎網(wǎng)絡體系，通過Web終端向用戶提供相應服務。

5.2 項目管理業(yè)務流程

關于五金塑膠加工制造數(shù)字化項目管理的業(yè)務流程，主要由6部分組成，采用活動節(jié)點連接方式描述，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

①項目申報：該項活動是項目管理的第一步，根據(jù)五金塑膠產(chǎn)品制造需求，擬定制造方案，并提交方案可行性報告等材料，申請產(chǎn)品制造機會。②項目審批：該項活動是項目管理的關鍵步驟，按照產(chǎn)品制造要求，判斷當前提交材料是否達到制造標準。如果達到標準，則審核通過，反之，對于當前制造材料申請不給予通過。③合同管理：該項活動是雙方建立合作關系的重要步驟，需要在合同中體現(xiàn)彼此的要求和能力，使得雙方的權(quán)益得到保障。④項目實施：該項活動是產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的描述，以合同標準作為活動執(zhí)行依據(jù)，按照活動服務內(nèi)容的先后順序開始實施。⑤項目驗收：該項活動是對項目實施成果的檢驗，以合同要求標準作為驗收依據(jù)，仔細排查五金塑膠產(chǎn)品制造是否符合質(zhì)量要求，并生成檢驗報告。⑥成果推廣與專利管理：這2項業(yè)務并行執(zhí)行，完成項目驗收活動以后，為本項目申請專利，并對專利加以維護管理的同時，將項目執(zhí)行得到的成果推廣出去，讓更多人知曉本產(chǎn)品制造成果，為企業(yè)品牌樹立提供幫助。

5.3 項目審批過程

項目審批作為項目管理工作流的關鍵步驟，在很大程度上決定了接下來的產(chǎn)品制造是否可以順利開展。因此，本系統(tǒng)強調(diào)了項目審批過程，以科技管理科為首，對項目進行初審，經(jīng)過一系列復審和修改，最終生成可行性較高的產(chǎn)品制造方案。圖3為項目審批過程圖。

圖3中，由科技管理科負責項目初審，如果符合產(chǎn)品制造要求，則將此部分材料發(fā)送給總公司，由五金塑膠數(shù)字化加工制造高級技術人員，對項目方案進行復審。反之，返回下級單位，根據(jù)初審意見，修改項目計劃方案。假如本項目方案通過了復審，則將材料發(fā)送給總公司經(jīng)理，由總經(jīng)理決定是否使用此方案。反之，告知下級單位，當前提交的項目方案未通過復審，需要根據(jù)要求修改計劃，修改后再次提交審核。如果總公司經(jīng)理認可項目計劃，則系統(tǒng)輸出“項目計劃通過審核”，反之，要求下級單位按照總經(jīng)理給出的修改意見，調(diào)整項目計劃書，修改后再次提交審核。在此期間，如果其中任何一個環(huán)節(jié)的審核結(jié)果顯示“項目計劃不給予使用”，則表示對當前方案全部否定，不給予修改再提交的機會。

5.4 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

為提高產(chǎn)品制造管理水平，本研究利用SOA架構(gòu)，建立了工作流管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，使得產(chǎn)品制造管理具有較強的邏輯性，相互交換工作流引擎情況下，實現(xiàn)面向服務的智能化管理。圖4為系統(tǒng)邏輯架構(gòu)。

圖4中，該架構(gòu)是以Web瀏覽器作為系統(tǒng)用戶客戶端，與本地/Web服務端口建立通信連接，選擇相應功能開啟各項功能服務模式，通過建立工作流引擎網(wǎng)絡體系，在此環(huán)境下執(zhí)行服務。位于最底層的是數(shù)據(jù)庫，為工作流執(zhí)行提供相關數(shù)據(jù)。

5.5 系統(tǒng)模塊設計

按照系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，將系統(tǒng)拆分為4個模塊，分別對各個模塊的組成和功能進行設計。

①客戶端。該模塊指的是Web瀏覽器，作為人機交互的端口。②本地/Web服務。該模塊是面向?qū)ο蠓盏膽冒鍓K，根據(jù)用戶操作需求，為用戶提供文檔管理、數(shù)據(jù)維護等服務。③工作流執(zhí)行環(huán)境。該模塊是服務執(zhí)行環(huán)境，利用監(jiān)控工具、管理工具，在當前環(huán)境中推行工作流，從而實現(xiàn)產(chǎn)品制造操作的有序進行。④數(shù)據(jù)庫。該模塊是項目管理系統(tǒng)運行的支撐點，通過為系統(tǒng)提供業(yè)務數(shù)據(jù)和工作流數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)運行有據(jù)可依，按照數(shù)據(jù)關聯(lián)關系，加強產(chǎn)品制造設備作業(yè)的限制，使得制造操作更加精準化、有序化。

6 結(jié)語

本文選取面向服務架構(gòu)SOA作為研究工具，探究工作流管理系統(tǒng)的設計方法。通過分析傳統(tǒng)工作流管理系統(tǒng)存在的問題，明確系統(tǒng)改進需求，將SOA架構(gòu)應用至系統(tǒng)開發(fā)中，設計工作流管理系統(tǒng)模型。其中，系統(tǒng)業(yè)務流程集成采用了封裝機制和調(diào)用機制。為深入探究系統(tǒng)開發(fā)方案，本文以某五金塑膠加工制造數(shù)字化項目為例，設計基于SOA的管理系統(tǒng)，在邏輯架構(gòu)、系統(tǒng)模塊、管理業(yè)務流程設計中展示面向服務架構(gòu)的應用方法。

【參考文獻】

【1】李亞凱，沈彥，周一軍.基于SOA和柔性制造技術的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)[J].組合機床與自動化加工技術，2019（11）：156-160.

【2】劉洪.基于服務組件的電子文件管理系統(tǒng)的對策研究[J].北京檔案，2018（8）：32-34.

【3】張國亮，王鈺，王展妮，等.面向松耦合服務的機器人集成框架及應用研究[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2018，39（4）：651-656.

【4】張宇，吳文周，王琦，等.面向服務架構(gòu)的南海地理信息決策模擬系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)[J].海洋環(huán)境科學，2018，37（1）：137-142.

【5】葉蔚，常青，楊芳.基于虛擬化的移動應用架構(gòu)研究和設計[J].計算機工程與設計，2019，40（2）：292-297.

【6】陳甦欣，謝正瑩.基于SCADA系統(tǒng)的代理型MES架構(gòu)研究[J].組合機床與自動化加工技術，2018（8）：171-173.

【7】李莉，王建國，余文泉，等.基于服務化體系架構(gòu)的嵌入式軟件研究與應用[J].火力與指揮控制，2019，44（11）：180-185.

【8】李鵬，楊斌，劉怡諾，等.基于工作流的“農(nóng)校對接”采購管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報：農(nóng)林教育版，2018，20（2）：103-106.

【9】馬旭穎，張智勇，高德華，等.基于云服務架構(gòu)的田間信息采集與分析系統(tǒng)設計[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2019，50（1）：129-134.

【10】王璐，史志釗，史兆明.基于模型的懸掛物管理系統(tǒng)工程研究與應用[J].電光與控制，2018，25（4）：101-105.

【11】王贊，陳光，董曉，等.基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧能源服務系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2020，48（3）：77-83.

【12】李浩，陶飛，文笑雨，等.面向大規(guī)模個性化的產(chǎn)品服務系統(tǒng)模塊化設計[J].中國機械工程，2018，29（18）：2204-2214.